JPH1160330A

JPH1160330A - 溶融シリカ質耐火物の製造方法

Info

Publication number: JPH1160330A
Application number: JP22408997A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Iwakawa; 和弘岩川; Isao Imai; 功今井; Kouichi Sueyoshi; 耕一末芳; Hiroyuki Mori; 弘之森
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融シリカ質耐火物の持つ低熱膨張性を維持
しながら、１〜２％程度の見かけ気孔率と耐火物表面の
粒子の剥離防止とを実現する。【解決手段】粒度調整された溶融シリカ粉末１００重
量％に、硼素および燐よりなる群から選ばれる少なくと
も一種の元素を含有する化合物をＢ₂Ｏ₃、またはＰ₂Ｏ₅
に換算した合計量で０．５重量％〜１０重量％の範囲と
なるように添加し、さらに適当な成形助剤を混合して成
形用混合物を生成する。次に、その成形用混合物を所望
形状に成形して成形体を得た後、その成形体を５０容量
％以上の水蒸気を含む雰囲気下で焼成する。前記化合物
としては、Ｈ₃ＢＯ₃、Ｈ₃ＰＯ₄、またはＢＰＯ₄が好適
に使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶融シリカ質耐
火物の製造方法に関し、さらに言えば、表面粒子の剥離
現象が生じない溶融シリカ質耐火物が得られる溶融シリ
カ質耐火物の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融シリカ（ＳｉＯ₂）は一般に、熱膨
張率が低く耐熱衝撃性に優れているだけでなく、耐化学
薬品性、溶融金属（例えば、溶鋼など）に対する耐食性
においても優れている。このような性質を持つ溶融シリ
カを主原料として製造される溶融シリカ質耐火物は、溶
融シリカと同等の優れた耐熱衝撃性や耐化学薬品性を持
っているが、化学薬品や溶融金属に対する耐食性や耐浸
潤性が不十分であり、使用中に亀裂、剥離などの損傷を
受ける場合が多い。これは、従来の一般的な溶融シリカ
質耐火物が高い見掛気孔率（通常、１０％程度）を持つ
ことに起因する。

【０００３】そこで、従来より、溶融シリカ質耐火物の
見掛気孔率を低くして、換言すれば、溶融シリカ質耐火
物を緻密化して、化学薬品や溶融金属に対する耐食性や
耐浸潤性を改善する方法が種々提案されている。

【０００４】例えば、特公平１−５４３０１号公報に
は、「粒径１０μｍ以下の粒子を１０ｗｔ％以上含む溶
融シリカ粉を主骨材とした配合物を鋳込み成形し、得ら
れた成形体を水蒸気雰囲気下で焼成することを特徴とし
た溶融シリカ質焼結体の製造方法」が開示されている。
焼成温度は、好ましくは１０５０〜１２５０℃の範囲に
設定される。この従来方法によれば、見掛気孔率を一般
的な１０％程度より低くすることができ、見掛気孔率が
１％以下の緻密な溶融シリカ質焼結体（耐火物）を得る
ことも可能である、とされている。

【０００５】また、特公昭４７−２３１６７号公報に
は、「溶融石英（溶融シリカ）を主原料とし、これにコ
ロイダルシリカおよび（又は）超微粉体シリカ５〜１５
％と燐酸、硼酸もしくはそれらの塩類を１〜１０％添加
混練して成形し、１０００〜１２００℃で焼成すること
を特徴とする溶融石英を主体とする耐火物の製造法」が
開示されている。この従来方法によれば、コロイダルシ
リカは焼成時に燐酸、硼酸などと反応してガラス相を形
成し、それによって溶融石英本来の性質を損なわずかつ
気孔率も小さく極めて良く焼結した耐火物を得ることが
可能である、とされている。ただし、この場合の見掛気
孔率はせいぜい１０％程度である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公平１−５
４３０１号公報に開示された従来方法では、製造された
溶融シリカ質焼結体（耐火物）の見掛気孔率は低くなる
が、表面の粒子が剥離しやすい性質を持つ。その結果、
化学薬品の熱処理容器や溶融金属の容器として使用する
と、その化学薬品や溶融金属を汚染する恐れがあるとい
う問題がある。

【０００７】また、特公昭４７−２３１６７号公報に開
示された従来方法では、製造された溶融シリカ質耐火物
の見掛気孔率はせいぜい１０％程度であり、緻密化（す
なわち見掛気孔率の低下）が不十分である。このため、
化学薬品や溶融金属に対する耐浸潤性や耐食性が満足で
きるレベルに達していないという問題がある。

【０００８】そこで、この発明の目的は、溶融シリカ質
耐火物の持つ低熱膨張性、すなわち良好な耐熱衝撃性を
維持しながら、１〜２％程度の見かけ気孔率と耐火物表
面の粒子の剥離防止とを実現できる溶融シリカ質耐火物
の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

（１）この発明の溶融シリカ質耐火物の製造方法は、
粒度調整された溶融シリカ粉末１００重量％に、硼素お
よび燐よりなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を
含有する化合物をＢ₂Ｏ₃、またはＰ₂Ｏ₅に換算した合計
量で０．５重量％〜１０重量％の範囲となるように添加
し、さらに適当な成形助剤を混合して成形用混合物を生
成する第１工程と、前記成形用混合物を所望形状に成形
して成形体を得る第２工程と、前記成形体を５０容量％
以上の水蒸気を含む雰囲気下で焼成する第３工程とを備
えてなることを特徴とする。

【００１０】（２）一般に、硼素（Ｂ）または燐
（Ｐ）を含有する化合物がシリカ（ＳｉＯ₂）と反応す
ると、硼珪酸ガラスまたは燐珪酸ガラスをそれぞれ形成
する。このため、硼素または燐あるいはその双方を含有
する化合物を溶融シリカ粉末に添加して焼成すると、得
られた溶融シリカ質耐火物の粒界に硼珪酸ガラスまたは
燐珪酸ガラスの相あるいはそれら双方の相が形成され
る。この発明の溶融シリカ質耐火物の製造方法では、こ
のガラス相の作用を利用して、溶融シリカ質耐火物の表
面の粒子の剥離を防止する。

【００１１】前述の通り、特公昭４７−２３１６７号公
報には、「コロイダルシリカが焼成時に燐酸、硼酸など
と反応してガラス相を形成し、それによって気孔率を低
減できる」旨が開示されている。しかし、当該公報で
は、得られる見掛気孔率はせいぜい１０％程度であり、
近年の一般的な溶融シリカ質耐火物のそれと同じであ
る。よって、１〜２％程度の見かけ気孔率を実現するこ
の発明の溶融シリカ質耐火物の製造方法とは、明らかに
達成すべき目標値が異なるものである。

【００１２】（３）本発明者らの調査・研究によれ
ば、このガラス相が過剰に存在すると、溶融シリカ本来
の低熱膨張性が低下あるいは喪失し、逆に、このガラス
相が過少であると、所望のガラス相が形成されないこと
が判明した。そこで、この発明の溶融シリカ質耐火物の
製造方法では、硼素または燐あるいはその双方を含有す
る化合物の添加量を、Ｂ₂Ｏ₃、またはＰ₂Ｏ₅に換算した
合計量で０．５重量％〜１０重量％の範囲に調整してい
る。こうすることにより、ガラス相の過剰により溶融シ
リカ本来の低熱膨張性が低下あるいは喪失するのを防止
しながら、溶融シリカ質耐火物の表面の粒子の剥離を防
止するものである。

【００１３】（４）前記第３工程において、前記成形
体を所定量の水蒸気を含む雰囲気下で焼成するのは、前
記焼結体を十分緻密にするためである。雰囲気中に含ま
れる水蒸気は、前記溶融シリカ質の成形体を焼成する際
にその成形体中の溶融シリカ粒子が拡散するのを促進す
る作用を持つ。このため、前記成形体は焼結しやすくな
り、その結果、得られる焼結体は緻密となる。水蒸気の
含有量を５０容量％以上とするのは、水蒸気の含有量が
５０容量％未満では焼結体組織の緻密化作用（見掛気孔
率の低下作用）が不十分であり、また、焼結体の表面粒
子の剥離防止作用も不足するからである。

【００１４】（５）前記第１工程において使用する前
記溶融シリカ粉末としては、必要とする溶融シリカ質耐
火物の物性に応じて、任意に粒度調整された溶融シリカ
の粉末を使用できる。例えば、粒径１００μｍ以下の粒
子を５０重量％以上含むものを使用できる。前記溶融シ
リカ粉末の形態も任意である。すなわち、破砕片状であ
ってもよいし、球状であってもよいし、その他の形状で
あってもよい。

【００１５】硼素および燐よりなる群から選ばれる少な
くとも一種の元素を含有する前記化合物としては、硼素
または燐あるいはその双方を含有する化合物であれば任
意のものを使用可能である。例えば、硼酸（Ｈ₃Ｂ
Ｏ₃）、燐酸（Ｈ₃ＰＯ₄）または燐酸硼素（ＢＰＯ₄）を
使用できる。

【００１６】前記成形助剤としては、必要な物性に応じ
て任意の液体やバインダーを使用できるが、入手の容易
性やコストなどを考慮すると、水が好ましい。しかし、
例えばポリビニルブチラール（ＰＶＢ）溶液のようなア
ルコール溶液なども使用可能である。

【００１７】（６）前記第２工程における前記成形用
混合物の成形方法は、鋳込み法であるのが好ましい。そ
れは、鋳込み法では、粒子がより緻密に充填されるの
で、高密度な成形体を得やすいからである。しかし、他
の成形法（例えば、プレス成形法）も使用可能である。

【００１８】前記成形工程の後、必要に応じて、前記成
形体を乾燥させる乾燥工程を設けてもよい。乾燥しない
で焼成すると、昇温時に水分が急激に蒸発して焼結体に
亀裂などを生じ易いからである。その乾燥工程には任意
の乾燥法を使用できる。前記焼成工程において前記成形
体を徐々に加熱する場合は、乾燥工程は不要である。

【００１９】（７）前記第３工程における前記成形体
の焼成温度は、１０５０〜１２５０℃の範囲に設定され
るのが好ましい。１０５０℃未満では焼結効果が十分で
ないからであり、１２５０℃を超えると、クリストバラ
イトが生成されて前記焼結体の強度が低下するからであ
る。

【００２０】前記焼第３工程における前記成形体の焼成
時間は、０．５〜２０時間であるのが好ましい。焼結時
間が０．５時間未満であると、十分な焼結強度が得られ
ず、反面、２０時間を超えても、焼結効果にほとんど寄
与しないからである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を具
体的実施例に基づいて説明する。

【００２２】（実施例１）粒度４８ｍｅｓｈＦ（Ｆは
「ｆｉｎｅ」を意味する）（粒径２９７μｍ以下）の溶
融シリカ粉末１００重量％に、粒度１４５ｍｅｓｈＦ
（粒径１０５μｍ以下）の硼酸（Ｈ₃ＢＯ₃）粉末を１重
量％（これは酸化硼素（Ｂ₂Ｏ₃）に換算すると、０．５
６重量％に相当する）添加・混合した。その後、この混
合物に成形助剤として水を１６重量％添加・混練してス
リップを得た。次に、このスリップを公知の石膏型に流
し込んで鋳込み成形した。さらに、得られた成形体を１
００容量％の濃度の水蒸気を含む空気中で、１１５０℃
の温度で１０時間焼成し、３０ｍｍ×３０ｍｍ×１００
ｍｍの四角柱形の溶融シリカ質耐火物を得た。

【００２３】この溶融シリカ質耐火物の見掛気孔率、か
さ比重、常温曲げ強さ、熱間線膨張率をＪＩＳ−Ｒ１６
０１の規定に従って測定したところ、見掛気孔率は０．
９％、かさ比重は２．１８、常温曲げ強さは１２．５Ｍ
Ｐａ、１０００℃における熱間線膨張率は０．０４であ
った。

【００２４】また、ガラス相の有無を顕微鏡による組織
観察により調べたところ、硼珪酸ガラスの相の存在が確
認された。

【００２５】さらに、加熱・冷却による耐火物の表面粒
子の剥離の有無を次のようにして調べた。すなわち、得
られた３０ｍｍ×３０ｍｍ×１００ｍｍの四角柱形の溶
融シリカ質耐火物を１０００℃で１５分間加熱した後、
室温まで冷却して１５分間放置した。以後、この加熱・
冷却工程を５回繰り返し、この耐火物の表面から粒子が
剥離するか否かを調べた。その結果、実施例１では、表
面粒子の剥離は見られなかった。これは、この耐火物が
化学薬品や溶融金属用の熱処理容器として使用可能であ
ることを意味する。

【００２６】見掛気孔率とかさ比重の上記値により、こ
の溶融シリカ質耐火物の緻密化が十分なされていること
が分かる。これは、化学薬品や溶融金属に対する耐浸潤
性および耐食性が良好であることを意味する。常温曲げ
強さの上記値により、この溶融シリカ質耐火物の常温に
おける機械的強度が十分高いことが分かる。熱間線膨張
率の上記値により、この溶融シリカ質耐火物では、溶融
シリカ本来の良好な耐熱衝撃性が維持されていることが
分かる。

【００２７】（実施例２）実施例１と同じ溶融シリカ粉
末１００重量％に、実施例１と同じ硼酸（Ｈ₃ＢＯ₃）粉
末を実施例１より多い８重量％（これは酸化硼素（Ｂ₂
Ｏ₃）に換算すると、４．５０重量％に相当する）添加
・混合した。その後、この混合物に水を１７重量％添加
・混練してスリップを得た。次に、このスリップを実施
例１と同じ石膏型に流し込んで鋳込み成形した。さら
に、得られた成形体を実施例１と同じ条件で焼成し、実
施例１と同じ形状の溶融シリカ質耐火物を得た。

【００２８】この溶融シリカ質耐火物の見掛気孔率、か
さ比重、常温曲げ強さ、熱間線膨張率を実施例１と同様
にして測定したところ、見掛気孔率は０．６％、かさ比
重は２．１９、常温曲げ強さは１１．２ＭＰａ、１００
０℃における熱間線膨張率は０．０４であった。

【００２９】また、ガラス相の有無を実施例１と同様に
して調べたところ、実施例１と同じ硼珪酸ガラス相の存
在が確認された。さらに、加熱・冷却による表面粒子の
剥離の有無を実施例１と同様にして調べたところ、表面
粒子の剥離は見られなかった。

【００３０】これらの結果より、実施例２の方法で得ら
れた溶融シリカ質耐火物は、実施例１と同等の緻密化と
ガラス相の形成がなされており、その結果、実施例１と
同等の物性を有することが分かる。

【００３１】なお、実施例２において見掛気孔率が実施
例１よりも低いのは、硼酸の添加量が増えたことに起因
すると推測される。この結果より、硼酸の添加量が増加
すると、それに応じて見掛気孔率が低下すると推測され
る。

【００３２】（実施例３）実施例１と同じ溶融シリカ粉
末１００重量％に、実施例１と同じ硼酸（Ｈ₃ＢＯ₃）粉
末を実施例２よりもさらに多い１６重量％（これは酸化
硼素（Ｂ₂Ｏ₃）に換算すると、９．０１重量％に相当す
る）添加・混合した。その後、この混合物に水を１８重
量％添加・混練してスリップを得た。次に、このスリッ
プを実施例１と同じ石膏型に流し込んで鋳込み成形し
た。さらに、得られた成形体を実施例１と同じ条件で焼
成し、実施例１と同じ形状の溶融シリカ質耐火物を得
た。

【００３３】この溶融シリカ質耐火物の見掛気孔率、か
さ比重、常温曲げ強さ、熱間線膨張率を実施例１と同様
にして測定したところ、見掛気孔率は０．５％、かさ比
重は２．１９、常温曲げ強さは１１．０ＭＰａ、１００
０℃における熱間線膨張率は０．０６であった。

【００３４】また、ガラス相の有無を実施例１と同様に
して調べたところ、実施例１と同じ硼珪酸ガラス相の存
在が確認された。さらに、加熱・冷却による表面粒子の
剥離の有無を実施例１と同様にして調べたところ、表面
粒子の剥離は見られなかった。

【００３５】これらの結果より、実施例３の方法で得ら
れた溶融シリカ質耐火物は、実施例１と同等の緻密化と
ガラス相の形成がなされており、その結果、実施例１と
同等の物性を有することが分かる。

【００３６】なお、実施例３において見掛気孔率が実施
例２よりも高いのは、硼酸の添加量がさらに増えたこと
に起因すると推測される。

【００３７】（実施例４）硼酸（Ｈ₃ＢＯ₃）粉末に代え
て、燐酸（Ｈ₃ＰＯ₄）を５重量％（これは酸化燐（Ｐ₂
Ｏ₅）に換算すると、３．６２重量％に相当する）添加
・混合した以外は、実施例２と同じ条件で溶融シリカ質
耐火物を得た。

【００３８】この溶融シリカ質耐火物の見掛気孔率、か
さ比重、常温曲げ強さ、熱間線膨張率を実施例１と同様
にして測定したところ、見掛気孔率は０．７％、かさ比
重は２．１８、常温曲げ強さは１０．６ＭＰａ、１００
０℃における熱間線膨張率は０．０４であった。

【００３９】また、ガラス相の有無を実施例１と同様に
して調べたところ、燐珪酸ガラス相の存在が確認され
た。さらに、加熱・冷却による表面粒子の剥離の有無を
実施例１と同様にして調べたところ、表面粒子の剥離は
見られなかった。

【００４０】これらの結果より、実施例４の方法で得ら
れた溶融シリカ質耐火物は、実施例２と同等の緻密化と
ガラス相の形成がなされており、その結果、実施例１と
同等の物性を有することが分かる。

【００４１】（実施例５）硼酸（Ｈ₃ＢＯ₃）粉末に代え
て、燐酸硼素（ＢＰＯ₄）を３重量％（これは酸化燐
（Ｐ₂Ｏ₅）に換算すると、３．００重量％に相当する）
添加・混合した以外は、実施例２と同じ条件で溶融シリ
カ質耐火物を得た。

【００４２】この溶融シリカ質耐火物の見掛気孔率、か
さ比重、常温曲げ強さ、熱間線膨張率を実施例１と同様
にして測定したところ、見掛気孔率は０．４％、かさ比
重は２．２０、常温曲げ強さは１２．７ＭＰａ、１００
０℃における熱間線膨張率は０．０４であった。

【００４３】また、ガラス相の有無を実施例１と同様に
して調べたところ、硼珪酸ガラス相と燐珪酸ガラス相の
存在が確認された。さらに、加熱・冷却による表面粒子
の剥離の有無を実施例１と同様にして調べたところ、表
面粒子の剥離は見られなかった。

【００４４】これらの結果より、実施例５の方法で得ら
れた溶融シリカ質耐火物は、実施例２と同等の緻密化と
ガラス相の形成がなされており、その結果、実施例１と
同等の物性を有することが分かる。

【００４５】（実施例６）焼成時の水蒸気濃度を５５容
積％（残部は空気）に下げた以外は、実施例４と同じ条
件で溶融シリカ質耐火物を得た。

【００４６】この溶融シリカ質耐火物の見掛気孔率、か
さ比重、常温曲げ強さ、熱間線膨張率を実施例１と同様
にして測定したところ、見掛気孔率は２．８％、かさ比
重は２．１１、常温曲げ強さは９．５ＭＰａ、１０００
℃における熱間線膨張率は０．０４であった。

【００４７】また、ガラス相の有無を実施例１と同様に
して調べたところ、燐珪酸ガラス相の存在が確認され
た。さらに、加熱・冷却による表面粒子の剥離の有無を
実施例１と同様にして調べたところ、表面粒子の剥離は
見られなかった。

【００４８】これらの結果より、実施例６の方法で得ら
れた溶融シリカ質耐火物は、実施例１と同等の緻密化と
ガラス相の形成がなされており、その結果、実施例１と
同等の物性を有することが分かる。

【００４９】なお、実施例６において見掛気孔率が実施
例４の４倍になっているのは、焼成時の水蒸気濃度を５
５容積％に下げたことに起因する。この現象から、焼成
時の水蒸気濃度が、焼結体の緻密化すなわち見掛気孔率
の低下に大きな影響を及ぼしていることが分かる。

【００５０】上記実施例１〜６をまとめて示すと、次の
表１のようになる。

【００５１】

【表１】

【００５２】（比較例１）実施例１と同じ溶融シリカ粉
末１００重量％に、実施例１と同じ硼酸（Ｈ₃ＢＯ₃）粉
末を実施例１より少ない０．５重量％（これは酸化硼素
（Ｂ₂Ｏ₃）に換算すると、０．２８重量％に相当する）
添加・混合した以外は、実施例１と同様にして、実施例
１と同じ形状の溶融シリカ質耐火物を得た。

【００５３】この溶融シリカ質耐火物の見掛気孔率、か
さ比重、常温曲げ強さ、熱間線膨張率を実施例１と同様
にして測定したところ、見掛気孔率は１．１％、かさ比
重は２．１７、常温曲げ強さは１１．０ＭＰａ、１００
０℃における熱間線膨張率は０．０４であった。

【００５４】また、ガラス相の有無を実施例１と同様に
して調べたところ、硼珪酸ガラス相の存在が確認できな
かった。さらに、加熱・冷却による表面粒子の剥離の有
無を実施例１と同様にして調べたところ、表面粒子の剥
離が見られた。

【００５５】これらの結果より、比較例１の方法で得ら
れた溶融シリカ質耐火物は、実施例１と同等に緻密化は
なされているが、ガラス相が存在しないことにより、表
面粒子の剥離が防止できていないことが分かる。これ
は、硼酸粉末の添加量が不足していることに起因すると
推測される。

【００５６】（比較例２）実施例１と同じ溶融シリカ粉
末１００重量％に、実施例１と同じ硼酸（Ｈ₃ＢＯ₃）粉
末を実施例１よりはるかに多い３０重量％（これは酸化
硼素（Ｂ₂Ｏ₃）に換算すると、１６．８９重量％に相当
する）添加・混合した以外は、実施例１と同様にして、
実施例１と同じ形状の溶融シリカ質耐火物を得た。

【００５７】この溶融シリカ質耐火物の見掛気孔率、か
さ比重、常温曲げ強さ、熱間線膨張率を実施例１と同様
にして測定したところ、見掛気孔率は１．２％、かさ比
重は２．１７、常温曲げ強さは１０．９ＭＰａ、１００
０℃における熱間線膨張率は０．３８であった。

【００５８】また、ガラス相の有無を実施例１と同様に
して調べたところ、硼珪酸ガラス相の存在が確認され
た。さらに、加熱・冷却による表面粒子の剥離の有無を
実施例１と同様にして調べたところ、表面粒子の剥離は
見られなかった。

【００５９】これらの結果より、比較例２の方法で得ら
れた溶融シリカ質耐火物は、実施例１と同等に緻密化は
なされているが、熱間線膨張率が飛び抜けて高いことに
より、耐熱衝撃性が大幅に低下していることが分かる。
これは、硼酸粉末の添加量が過大であることに起因する
と推測される。

【００６０】（比較例３）焼成時の水蒸気濃度を４０容
積％に下げた以外は、実施例４と同じ条件で溶融シリカ
質耐火物を得た。

【００６１】この溶融シリカ質耐火物の見掛気孔率、か
さ比重、常温曲げ強さ、熱間線膨張率を実施例１と同様
にして測定したところ、見掛気孔率は６．０％、かさ比
重は２．０５、常温曲げ強さは９．０ＭＰａ、１０００
℃における熱間線膨張率は０．０４であった。

【００６２】また、ガラス相の有無を実施例１と同様に
して調べたところ、燐珪酸ガラス相の存在が確認され
た。さらに、加熱・冷却による表面粒子の剥離の有無を
実施例１と同様にして調べたところ、表面粒子の剥離が
見られた。

【００６３】これらの結果より、比較例３の方法で得ら
れた溶融シリカ質耐火物は、ガラス相は存在するが、実
施例１に比べて緻密化の程度が著しく劣っており、その
結果、表面粒子の剥離を防止できていないことが分か
る。

【００６４】なお、比較例３において見掛気孔率が実施
例１の６．７倍程度に高くなっているのは、焼成時の水
蒸気濃度を４０容積％に下げたため、組織の緻密化が不
足したことに起因すると推測される。

【００６５】（比較例４）焼成時の水蒸気濃度を０とし
た以外は、実施例４（および比較例３）と同じ条件で溶
融シリカ質耐火物を得た。

【００６６】この溶融シリカ質耐火物の見掛気孔率、か
さ比重、常温曲げ強さ、熱間線膨張率を実施例１と同様
にして測定したところ、見掛気孔率は９．２％、かさ比
重は１．９６、常温曲げ強さは８．５ＭＰａ、１０００
℃における熱間線膨張率は０．０４であった。

【００６７】また、ガラス相の有無を実施例１と同様に
して調べたところ、燐珪酸ガラス相の存在が確認され
た。さらに、加熱・冷却による表面粒子の剥離の有無を
実施例１と同様にして調べたところ、表面粒子の剥離が
見られた。

【００６８】これらの結果より、比較例４の方法で得ら
れた溶融シリカ質耐火物は、ガラス相は存在するが、実
施例１に比べて緻密化の程度が著しく劣っており、その
結果、表面粒子の剥離を防止できていないことが分か
る。

【００６９】なお、比較例４において見掛気孔率が実施
例１の１０倍程度に高くなっているのは、焼成時の水蒸
気をゼロとしたため、組織の緻密化がほとんどできなか
ったことに起因すると推測される。

【００７０】（比較例５）硼酸、燐酸、燐酸硼素のいず
れも添加せずに、実施例１と同じ溶融シリカ粉末１００
重量％のみに水を１６重量％添加・混練し、スリップを
得た。次に、このスリップを実施例１と同じ石膏型に流
し込んで鋳込み成形した。さらに、得られた成形体を比
較例４と同じ条件で焼成し、実施例１と同じ形状の溶融
シリカ質耐火物を得た。

【００７１】この溶融シリカ質耐火物の見掛気孔率、か
さ比重、常温曲げ強さ、熱間線膨張率を実施例１と同様
にして測定したところ、見掛気孔率は１０．３％、かさ
比重は１．９６、常温曲げ強さは８．２ＭＰａ、１００
０℃における熱間線膨張率は０．０４であった。

【００７２】また、ガラス相の有無を実施例１と同様に
して調べたところ、ガラス相の存在が確認されなかっ
た。さらに、加熱・冷却による表面粒子の剥離の有無を
実施例１と同様にして調べたところ、表面粒子の剥離が
見られた。

【００７３】これらの結果より、比較例５の方法で得ら
れた溶融シリカ質耐火物は、ガラス相が存在せず、実施
例１に比べて緻密化の程度が著しく劣っており、その結
果、表面粒子の剥離を防止できていないことが分かる。

【００７４】なお、比較例５において見掛気孔率が実施
例１の１１．４倍程度に高くなっているのは、硼酸、燐
酸、燐酸硼素のいずれも添加しなかったことと、焼成時
の水蒸気をゼロとしたことに起因すると推測される。

【００７５】上記比較例１〜５をまとめて示すと表２の
ようになる。

【００７６】

【表２】

【００７７】

【発明の効果】以上説明した通り、この発明の溶融シリ
カ質耐火物の製造方法によれば、溶融シリカ質耐火物の
持つ低熱膨張性、すなわち良好な耐熱衝撃性を維持しな
がら、１〜２％程度の見かけ気孔率と耐火物表面の粒子
の剥離防止とを実現できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森弘之長崎県東彼杵郡川棚町百津郷296番地川棚東芝セラミックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒度調整された溶融シリカ粉末１００重
量％に、硼素および燐よりなる群から選ばれる少なくと
も一種の元素を含有する化合物をＢ₂Ｏ₃、またはＰ₂Ｏ₅
に換算した合計量で０．５重量％〜１０重量％の範囲と
なるように添加し、さらに適当な成形助剤を混合して成
形用混合物を生成する第１工程と、前記成形用混合物を所望形状に成形して成形体を得る第
２工程と、前記成形体を５０容量％以上の水蒸気を含む雰囲気下で
焼成する第３工程とを備えてなることを特徴とする溶融
シリカ質耐火物の製造方法。
【請求項２】硼素および燐よりなる群から選ばれる少
なくとも一種の元素を含有する前記化合物が、前記第３
工程において前記溶融シリカと反応してその溶融シリカ
の粒子の粒界にガラス相を形成する性質を持つ請求項１
に記載の溶融シリカ質耐火物の製造方法。
【請求項３】硼素および燐よりなる群から選ばれる少
なくとも一種の元素を含有する前記化合物が、硼酸、燐
酸および燐酸硼素よりなる群から選ばれる少なくとも一
種である請求項１または２に記載の溶融シリカ質耐火物
の製造方法。
【請求項４】前記第３工程における前記成形体の焼成
温度が、１０５０〜１２５０℃の範囲に設定されている
請求項１〜３のいずれかに記載の溶融シリカ質耐火物の
製造方法。
【請求項５】前記第３工程における前記成形体の焼成
時間が、０．５〜２０時間の範囲に設定されている請求
項１〜４のいずれかに記載の溶融シリカ質耐火物の製造
方法。